CC BY
92АРХИТЕКТУРА
BIM ТЕХНОЛОГИИ И ИХ ОСВОЕНИЕ Антонов И.Г.
Антонов Игнатий Геннадьевич - магистрант, направление: архитектура, департамент архитектуры и градостроительства, Российский университет дружбы народов, г. Москва
Аннотация: методы информационного проектирования. Понятие «информационная модель». Этапы проектирования BIM модели. Использование каркасного строительства в BIMе. Нововведения XX столетия. Дом на колесах. «Жилье нового поколения». Модульные строительные конструкции.
Ключевые слова: архитектор, компьютерное моделирование, организация пространства, инженерная мысль, информационное проектирование, информационная модель, концепция, проект, смета, эксплуатация, координирование, конструкция, интеллектуальные ресурсы, конструктор, параметры, чертежи, спецификация, логистика, каркасное строительство, фундамент, грунт, панели, отделочные материалы, модульный дом, мобильный дом, дом на колесах, многоэтажные здания, коррозия, структура, оболочки, нагрузки, интерьер, капитальное строительство, материалы, ремонт, реставрация, усиление, разрезы, архитектурные решения, тепловые потери, естественная освещенность, программа, инженерные коммуникации, каркас, фундамент.
Обойтись лишь ватманом и чертежной тушью, архитектор XXI века уже не может себе позволить. Студенты технических вузов с первых курсов начинают изучать основы компьютерного моделирования, чтобы в потом устроиться в престижную компанию и стать востребованным специалистом на рынке труда.
Сегодня, профессия архитектор, превратилась в профессию, которая решает «проблемы», зачастую - ошибки прошлого. Не будем говорить, что организация пространства, это то, чем человек занимается на протяжении всего своего существования, какой временной этап ни возьми... Дошло до того, что компьютер стал помощником архитектурной и инженерной мысли.
В строительной сфере начинают набирать обороты методы информационного проектирования (BIM- Building Information Model). Такое проектирование происходит по особым направлениям:
1. Экспериментальное и натуральное исследование.
2. Промышленное производство строительных материалов и конструкций.
3. Экономические аспекты строительных работ.
Что же такое BIM? Это способ проектирования зданий, основными особенностями которого будут:
1. создание 3D модели;
2. соединение всей доступной о будущем сооружении информации в единое целое;
В 70-х гг. прошлого века Чак Истман охарактеризовал понятие «информационная модель» в одной из своих статей. К концу 80-х его концепция получила масштабное развитие на западе, но единого определения нет до сих пор. Одни принимают BIM модель здания, как готовый проект, другие как процесс его создания и сооружения, но ни то, ни другое не является правдой.
В момент проектирования можно оценить внутренний и внешний вид проекта, подсчитать стоимость и количество материалов нужных для строительства, сколько рабочих и техники понадобится и, как она будет использована на стройке. Все это
позволяет организовать физическое возведение здания, и, минимизировать ошибки при воплощении проекта в жизнь.
Сфера применения технологии обширна:
1. Составление точных смет и планов.
2. Регулирование хода самих строительных работ.
3. Оценка затраченных материалов.
4. Расчет эксплуатационных характеристик.
5. Координирование здания, как объекта коммерческой деятельности.
6. Контроль ремонта, перестройки, реставрации и усиления старых конструкций.
7. Порядок эксплуатации.
8. Снос.
Само BIM моделирование требует серьезных интеллектуальных ресурсов из-за того, что в работе существует несколько этапов:
1. Создание архитектурной 3D модели здания со всеми планами, видами, разрезами, необходимыми для раздела архитектурных решений. Все составляющие раздела загружаются автоматически.
2. Конструктор вводит созданную модель в программу, рассчитывает требуемые параметры составляющих элементов здания. Одновременно программа выдает чертежи, ведомости объема работ, спецификации, производит расчет сметной стоимости.
3. На основе полученных данных рассчитываются и вводятся в 3D модель инженерные сети и их параметры (тепловые потери конструкций, естественная освещенность и пр.).
4. Получение расчетных объемов работ, разработка проекта организации строительства, проекта производства работ, календарный план.
5. В модель добавляют логистические данные о том, какие материалы и в какие сроки они должны быть доставлены на территорию стройки.
Когда строительство завершено, модель может работать над эксплуатацией объекта при помощи датчиков. Под контролем оказываются инженерные коммуникации и конструкции здания, это позволяет избежать аварийных ситуаций или решить их в процессе эксплуатации.
Очень часто, в информационном моделировании используют каркасное строительство, это простой и удобный способ возведения частного дома, что позволяет разнообразно обустроить каркас и использовать легкий фундамент. Основные плюсы такой технологии - это огромное количество проектов и практичность дома. Возведение каркаса начинается сразу после установки фундамента. Конструктив состоит из блочных элементов, в основном используется металл. Все зависит от финансирования и предпочтений заказчика, но важно помнить, что металлический каркас, хотя и является более прочным, но требует использования специальных инструментов, например - сварки, такие нюансы осложняют процесс возведения каркаса. Дерево хорошего качества не уступает металлу по стойкости, при этом упрощает процесс сборки, если применяется качественный брус, из-за чего сохраняется как показанная жесткость каркаса, так и его геометрическая стабильность. Современное строительство каркасных домов допускает несколько вариантов наполнения стен:
1. ОСП плиты выступают в качестве стеновых панелей и заполняются любым подручным теплоизоляционным материалом, например, минвата, пенобетон, керамзитная засыпка, пенополиуретан.
2. Сборные щитовые СИП-панели, уже доукомплектованные утеплителем, ветро-, гидрозищитной пленкой.
Необходимо учитывать практичное применение материала в технологическом строительстве, а еще лучше, грамотно использовать современные строительные материалы, но все зависит от задачи. Преимущества технологии
1. Легкость конструкции не требует строительства тяжелых и мощных фундаментов, а значит, возведение дома доступно на любом грунте без дополнительных земляных работ;
2. Минимум затрат на строительство и возможность быстрой перепланировки, достройки здания;
3. Вариативность внешней, внутренней обшивки - панели и листы легко принимают отделочные материалы, поэтому можно менять вид дома хоть каждый сезон.
Еще одна модная штука современности - модульный дом, он является одним из самых значительных нововведений Америки XX века. Ни одна другая мысль не получила такого широкого распространения и такой огульной критики. Почему же идея мобильных и модульных домов обсуждается по сей день?
Наиболее ярко идея мобильной архитектуры выразилась в проекте "Plug-in City" архитектурной группы Archigram, созданном под руководством архитектора Питера Кука в 1964 году. Смысл проекта был в том, что фантастический город состоял из несущих структур, к которым подключались мобильные модули, способные перемещаться, обновляться и заменяться с помощью кранов. Проект не был реализован, но широко обсуждался и стал прототипом для современных идей.
Рис. 1. Проект, Plug-in City
Существует и более раннее упоминание движущегося дома: Элмер Фрай в начале 60-х предлагал проект жилья для города Милуоки штата Висконсин, США. В тот момент он пытался продвинуть закон, разрешающий транспортировку домов шириной 3 м по автомобильным дорогам. Так он ввел в широкий обиход понятия "дом на колесах" и "10 футов шириной". Фрай предлагал построить в центре города многоэтажные жилые структуры, в которых можно было размещать такие "дома на колесах". Башня напоминает современную автоматизированную многоуровневую парковку для автомобилей. Аналогично, в центральном ядре башни, был предусмотрен подъемник, доставляющий жилой модуль на нужный уровень. Каждое "парковочное место" в проекте Фрая представляло собой мини-участок, на котором размещался модуль и оставалось свободное пространство, используемое,
как открытая терраса. Массовое строительство подобных объектов, как перспектива развития данного проекта, способно было решить проблему естественной миграции населения в связи со сменой работы или другими причинами. Удалось построить лишь небольшой прототип в 3 этажа высотой, вмещающий 9 мобильных модулей.
Рис. 2. Реализованный проект Элмера Фрая
До сих пор подобные идеи будоражат умы, и периодически возникают проекты мобильного и модульного жилья. Дом "Alpod" является результатом совместной работы трех компаний: James Law Cybertecture, Aluhouse и Arup. Согласно разработчикам проекта - это нечто большее, чем просто милый, маленький, сборный модуль, это "жилье нового поколения". Alpod сделан из алюминия. Этот материал прочный и легкий, поэтому модуль можно легко транспортировать и установить в новом месте. Эрик Квонг, управляющий директор AluHouse, один из главных идеологов проекта, описывает многочисленные преимущества алюминия, такие как устойчивость к коррозии, создатели гарантируют длительный срок службы - более 50 лет. Сам корпус представляет собой единую структуру в виде несущей оболочки с внутренним пространством, свободным от колонн. Суть такой конструкции заключается в том, что нагрузки вынесены на наружу. Большие раздвижные панели окон обеспечивают непосредственную связь между внутренним пространством и внешним, а также свободную циркуляцию воздуха и проникновение естественного света. Интерьер модуля оснащен встроенным кухонным оборудованием, ванной комнатой, системой кондиционирования и вентиляции, системой освещения и электроснабжения, что делает его готовым домом, который просто можно подключить к коммуникациям и жить в нем. Alpod предполагает возможность размещения подобных модулей на несущей структуре в виде башни.
Рис. 3. Модуль Alpod.
Рис. 4. Несущая структура, для модулей Alpod
Модульные строительные конструкции в качестве альтернативы капитальному строительству, уже давно стараются внедрить на западе, ведь, это возможность гибкого реагирования на потребности клиента, высокая скорость строительства, твердая цена, довольно простая возможность расширения, современный дизайн, отсутствие необходимости внутренней отделки, она заложена в проект и реализацию -все эти преимущества позволяют, в значительной мере экономить средства и время.
Модульные строительные конструкции используются в возведении зданий производственного, бытового и общественного назначения. Это - заводы и объекты
пищевой промышленности, холодильные и морозильные камеры, индивидуальные и коллективные жилые дома, гостиницы, общежития, бытовки, магазины, столовые, медико-санитарные учреждения (госпитали, больницы, медпункты), административные комплексы, склады, ангары для всех видов и типов техники, предприятия бытового обслуживания, культурно-зрелищные объекты, спортивные сооружения и пр.
В модульном строительстве еще присутствует одна интересная вещь, на которой хотелось бы заострить внимание - транспортный габарит.
Мобильная архитектура завязана именно на этом, дом не обязательно должен стоять на колесах, или перемещаться или, быть непосредственно самостоятельной единицей, мобильный дом может быть многоэтажным или сборно-разборным, но, допустим, производиться на заводе и поставляться на место в разобранном виде по дорогам, а по прибытии он будет собран монтажниками и обшит, например, вент-фасадом в кратчайшие сроки. Я хочу сказать, что BIM моделирование - это не просто способ проектирования и возведения зданий и сооружений... BIM - это сочетание, накопленного веками, строительного и инженерного опыта, и информации; коллаборированных и воплощенных в жизнь. Данную технологию еще необходимо развивать, несмотря на то, что она потихоньку внедряется в нашу страну. За цифровым проектированием находится будущее, но, чтобы технология работала в полную силу на территории нашей страны, придется потратить еще не мало сил и времени. Как хорошо, что архитекторы - терпеливый народ.
Список литературы
1. Талапов В.В. Основы BIM: введение в информационное моделирование зданий. М.: ДМК Пресс, 2011. 392 с.
2. Сапрыкина Н.А //. Мобильное жилье для севера. Стройиздат. Ленинград, 1986. 314 с.
3. Талапов В.В. Технология BIM // Суть и особенности внедрения информационного моделирования зданий. М.: ДМК Пресс, 2015. 410 с.
4. Антонопулу София, Брайан Пол. BIM для культурного наследия. Разработка информационной модели исторического здания, 2013. 160 с.
5. Статья: Интерьеры станции «Мир» спроектировала сторож баба Галя. Комсомольская правда. 02.01.2016.
6. Archi.ru Утопия. Plug-in-City, 1963 год. Питер Кук, Archigram. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://archi.ru/press/world/1988/journalist_present.html?id=313/ (дата обращения: 19.06.2020).
7. Футуристический дом ALPOD можно разместить в любой точке мира. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://prohitech.ru/futuristicheskij-dom-alpod-mozhno-razmestit-v-lyuboj-tochke-mira/ (дата обращения:30.06.2020).
8. noviy-dom.ru. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://kpc-prefab.ru / (дата обращения: 19.06.2020).
